AI 결함 시스템을 통한 PCB 품질 향상
2024-01-13
전통적인 PCB 제조업체들은 주로 규칙 기반의 기계 비전 알고리즘을 활용하여 결함 검사를 수행하며, 높은 기술 수준을 갖춘 검사원이 재검사를 수행해야 합니다. 고객사는 대만, 중국, 일본에 세 개의 주요 생산 센터를 보유한 PCB 제조업체로서, 듀얼 인라인 패키지 (DIP) 및 SMT 생산 라인의 수율 향상을 위해 AI 기술을 도입하려 했습니다. 현재로서는 자동 육안 검사후 각 PCB에 대한 수동 재검사가 필요한 상황입니다. 이는 일반적으로 PCB에 있는 약 2~3개의 전기 부품이 낮은 대비로 인해 3D 카메라에서 캡처한 데이터에서 정확하게 인식되지 않기 때문입니다. 결과적으로, AOI 스크리닝의 미달률이 70-80%까지 상승하게 됩니다.
도전과제
수율을 높이기 위해, 고객사는 기존의 규칙 기반 AOI 접근 방식을 딥 러닝 CNN으로 대체하여 도입하기로 결정했습니다. 일반적으로 AI 이니셔티브를 프로토 타입에서 생산으로 전환하는 데 평균 7.3개월이 소요됩니다. 종단 간 AI 기반 결함 검사 솔루션에는 안정적이고 강력한 AI 시스템과 AI 알고리즘을 갖춘 고정밀 다중 결함 검사 소프트웨어가 포함됩니다. 또한 고객사는 지속적인 정확도 향상을 원했기 때문에 생산 라인에서 AI 모델 재교육이 필요하게 되었습니다.
해결방안
Advantech은 이러한 과제를 해결하기위해 Phison과 협력했습니다. Phison의 aiDAPTIV+ AOI 서비스는 Advantech의 AIR-030 Jetson Orin AI 시스템에서 추론을 위해 완벽하게 작동하며, 이에 더해 NVIDIA Certified인 2개의 RTX A5000을 탑재한 강력한 AIR-520 4U AI 워크스테이션을 활용하여 엣지에서의 재교육을 수행합니다. Advantech AIR-030은 NVIDIA AGX Orin을 탑재하여 이미지 향상, 결함 식별 및 실시간 검출과 같은 비전 및 추론 작업을 실행하기 위한 높은 컴퓨팅 성능을 제공합니다. 이 소형 AI 시스템은 모션 컨트롤과 센서를 위한 CANBUS 및 COM을 비롯한 풍부한 I/O 연결, CCD 카메라를 위한 PoE 확장, 데이터 전송을 위한 LAN이 특징입니다. 캡처된 3D 이미지는 AIR-030으로 추론을 위해 보내지만, AIR-520은 AI 모델 재교육을 위해 생산 라인에도 설치되어 있습니다.
AIR-520에서는 AMD EPYC 7000 Zen3 프로세서와 두 개의 NVIDIA RTX GPU 카드를 탑재하여 로컬에서 복잡한 실시간 AI 교육 및 고성능 컴퓨팅을 수행했습니다. Advantech AIR-520는 최대 45 TB의 저장 용량을 지원하여 AI 모델 교육에 사용된 모든 이미지 데이터를 로컬에 안전하게 저장할 수 있습니다. 대량 데이터 전송을 위해 2개의 10GbE 및 2개의 2.5GbE를 제공합니다. 마지막으로, 1200W 전원 공급 장치가 내장되어 있어 장비 통합이 용이합니다.
AIR-030 및 AIR-520에서 실행되는 정밀한 AI 모델은 Phison의 aiDAPTIV+ AOI 서비스에 의해 개발되었습니다. 연구 및 개발 초기 단계에서 Phison은 생산 라인에서 AOI 데이터를 수집하고 생성적 대립 신경망 (GAN) 프레임워크를 활용하여 생성적 AI에 접근하여 교육을 위한 추가 결함 이미지를 생성했습니다. 이 접근법은 Phison이 중요한 성능을 갖춘 기본 모델을 구축할 수 있도록 했습니다. Phison의 aiDAPTIV+ AOI 서비스는 또한 다양한 상황에 대응하도록 특정 생산 라인에 맞춰 미세 조정된 맞춤형 모델을 제공했습니다. 일반적인 모델을 사용하는 다른 AOI AI 솔루션과 비교하면 맞춤형 모델이 고객 요구를 더 잘 충족시킵니다.
AI 모델이 작동되면 데이터는 MLOps를 통해 모델을 재교육하는데 선택적으로 사용되어 시간이 지남에 따라 성능을 최적화합니다. 이 과정은 제품 결함을 식별하는 모델의 정확도를 크게 향상시킵니다. Phison의 aiDAPTIV+ AOI 서비스를 도입한 후, 1차 통과 수율(FPY)은 74%에서 99%로 증가하여 재검사 작업자의 작업량이 96% 감소했습니다. 이탈률은 100 ppm 이하로 감소하여 결함 누락의 위험을 크게 줄였습니다.
이익
• 응용 프로그램에 맞게 제작된 수직 I/O를 갖춘 강력한 엣지 추론 시스템
• 훈련을 위한 BMC 서버 등급의 관리 기능 및 이중 GPU 카드를 갖춘 엣지 AI 워크스테이션
• ISV 파트너와 함께 빠른 응용 프로그램 배포.
결과
• 미달률 99% 감소
• 수동 재검사 작업량 92% 감소
• 수율 95% 향상
-25/AIR-520_04--20240503141558.jpg)
-25/AIR-030_04--20230601175550.jpg)
